Изучение конструкции червячных передач

Цель работы — ознакомление с конструкциями одноступенчатых червячных передач, измерение габа­ритных и присоединительных раз­меров, определение параметров чер­вяч­ного зацепления.

Введение

Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым и со­стоят из червяка, рабочие поверх­ности которого являются вин­товыми поверхностями, и червячного колеса, зубья которого имеют дуговую форму. Оси червяка и колеса перекрещиваются в пространстве, в большин­стве случаев под углом 90°. Аналогично передаче винт-гайка при работе червячной передачи реализуется трение скольжения.

К основным достоинствам червячных передач следует отнести: возможность осуществления большого передаточного числа в одной ступени (у силовых червячных передач от 7 до 80, у несиловых — до 1000); бесшумность и плавность работы; возможность само­торможения.

К недостаткам червячных передач относятся: сравнительно низкий к. п. д., склонность к заеданию и интенсивному изнашиванию, обусловленные повышенным скольжением; необходимость применения для венцов червячных колес дефицитных и доро­гих антифрикционных материалов.

Характерной особенностью работы червячных передач яв­ляется большая относительная скорость скольжения. При этом в средней части зуба червячного колеса имеется зона, в которой скольжение происходит вдоль контактных ли­ний и возникают условия, неблагоприятные для смазки рабо­чих поверхностей (рис.1).

Рис.1 Положение контактных линий и скоростей скольжения на зубе червячного колеса.

Основными причинами отказа червячных передач являются: 1) заедание рабочих поверхностей зубьев червячного колеса и витков червяка; 2) усталостное выкрашивание по­верхностных слоев зубьев колеса; 3) износ зубьев колеса; 4) поломка зубьев колеса (в случае их значительного износа) или в исключительно редких случаях поломка витков червяка.

К материалам червячных пар предъявляются требования хорошей прирабатываемости, пониженной склонности к заеданию и высокой износостойкости.

В качестве материалов червяков используются стали, термически обработан­ные до высокой твердости. Наилучшей работоспособностью обладают червяки из низкоуглеродистых цементуемых сталей (15Х, 20Х, 18ХГТ и др.) с твердостью после закалки HRC ≥ 55…60. Широко применяются червяки из среднеуглеродистых сталей (40, 45 50, 40Х, 40ХН и др.) с поверхностной или объемной закалкой до твердости HRC ≥ 45…55.

Венцы червячных колес при высоких скоростях скольжения (от 5 до 30 м/с) изготавливают из оловянистых бронз Бр. ОФ 10-1, Бр.ОНФ 10-1-1 и др., а также из сурьмяно-никелевых бронз. При средних скоростях скольжения (от 2 до 8 м/с) применяют алюминиево-железистую бронзу, например, Бр. АЖ 9-4, а также другие безоловянистые бронзы. Для тихоходных пере­дач успешно используются серые чугуны марок СЧ15, СЧ 20 и др.

Во избежание повышенных потерь червячные передачи рекомендуется использовать при передаче небольших и средних мощностей, до 30—60 кВт.

2. Геометрия червячных передач

В настоящее время применяются следующие основные типы червяков: архимедовы, эвольвентные и червяки, имеющие вогнутый профиль витка.

Архимедовы червяки (ZA) имеют в осевом сечении прямолиней­ный профиль, а в торцовом сечении виток образует спираль Архимеда. Их основной технологическим недостатком является необходимость для шли­фования круга специального профиля, зависящего от его диаметра.

Эвольвентные червяки (ZJ) являются косозубыми эвольвентными колесами с малым числом зубьев и большим углом на­клона их. В осевом сечении виток очерчен выпуклой кривой, торцовое сечение витков представляет собой эвольвенту. Ра­бочие поверхности этих червяков могут шлифоваться на спе­циальных станках плоской (торцовой) стороной шлифовального круга.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

Измеряемые размеры червяка и червячного колеса

Параметры	Обозначения	Численные значения
Число заходов червяка	z 1
Шаг осевой, мм	р
Длина нарезанной части червяка, мм	b 1	33,55
Диаметр вершин червяка, мм	d a1
Число зубьев червячного колеса	z 2
Средний диаметр вершин колеса, мм	d a2	60,5
Наибольший диаметр колеса, мм	d aМ2
Ширина червячного колеса, мм	b 2	24,75

1. По внешнему виду витков червяка и информации, изложенной в разделе Введение, определить тип червяка:

2. Межосевое расстояние, установленное по результатам измерений (табл.1), округлить до стандартного значения по ГОСТ 2144-76 (с.8): а_w = 10

3. Расчетное значение осевого модуля червяка округлить до стандартного значения (табл. 1): m = 9/3.14=2.75

4. Делительный диаметр червяка: d ₁ = d a₁ -2 m = 27.5

5. Расчетное значение коэффициент диаметра червяка: q^* = ; округлить до стандартного значения (табл.1) q = 10

6. Коэффициент смещения: =0

7. Угол подъема витка червяка на делительном цилиндре: arctg 0.1=5.7 ⁰

8. Передаточное колесо: u=z₂/z₁=20/1=20

9. Диаметр начального цилиндра червяка: d _w1 = (q+2x)m = (10+0)*2.75=27.5

10. Диаметр впадин червяка: d _f1 = d ₁ – 2 = 27.5-2*3.3=20.9

(где значения 2 – по табл. 4)

11. По формулам табл. 2 определить длину нарезанной части червяка и сравнить ее с измеренной в табл. 2 Приложения.

12. Делительный (начальный) диаметр колеса: d ₂ = d _w2 = mz ₂ = 2.75*20=55

13. Средний диаметр вершин колеса: d _а2 = d ₂ + 2m + 2xm = 55+2*2.75+0=60.5 мм

14. Средний диаметр впадин колеса: d _f2 = d ₂ – 2 =55-6.6=48.4

(где значения 2 – по табл. 4)

15. Наибольший диаметр колеса: = 60.5+6*2.75/1+3=66

16. Ширина червячного колеса:

при z ₁ = 1 b ₂ = 0.75*33

b ₂ 24.75

17. Длина нарезной части червяка:

b₁ (11+0.062₂)m B1 33.55 мм.

Измеряемые размеры червяка и червячного колеса

Параметры	Обозначения	Численные значения
Число заходов червяка	z 1
Шаг осевой, мм	р	21,5
Длина нарезанной части червяка, мм	b 1	89,2
Диаметр вершин червяка, мм	d a1
Число зубьев червячного колеса	z 2
Средний диаметр вершин колеса, мм	d a2
Наибольший диаметр колеса, мм	d aМ2
Ширина червячного колеса, мм	b 2	45,7

1. По внешнему виду витков червяка и информации, изложенной в разделе Введение, определить тип червяка:

2. Межосевое расстояние, установленное по результатам измерений (табл.1), округлить до стандартного значения по ГОСТ 2144-76 (с.8): а_w =

3. Расчетное значение осевого модуля червяка округлить до стандартного значения (табл. 1): m = 21.5/3.14=7

4. Делительный диаметр червяка: d ₁ = d a₁ -2 m = 7*10=70

5. Расчетное значение коэффициент диаметра червяка: q^* = ; округлить до стандартного значения (табл.1) q = 10

6. Коэффициент смещения: =0

7. Угол подъема витка червяка на делительном цилиндре: 5.7

8. Передаточное колесо: u=z₂/z₁=29

9. Диаметр начального цилиндра червяка: d _w1 = (q+2x)m = (10+0)*7=70

10. Диаметр впадин червяка: d _f1 = d ₁ – 2 = 70-2*1.2*7=53.2

(где значения 2 – по табл. 4)

11. По формулам табл. 2 определить длину нарезанной части червяка и сравнить ее с измеренной в табл. 2 Приложения.

12. Делительный (начальный) диаметр колеса: d ₂ = d _w2 = mz ₂ = 7*29=203

13. Средний диаметр вершин колеса: d _а2 = d ₂ + 2m + 2xm = 203=2*7=217

14. Средний диаметр впадин колеса: d _f2 = d ₂ – 2 =203-2*1.2*7=186.2

(где значения 2 – по табл. 4)

15. Наибольший диаметр колеса: = 217+6*7/1+3=231 мм

16. Ширина червячного колеса:

при z ₁ = 1 b ₂ = 0.75*84

b ₂ 63

17. Длина нарезной части червяка:

b₁ (11+0.062₂)m b1 89.2 мм.